機(jī)器人柔性制造系統(tǒng)的在線測(cè)量與控制補(bǔ)償技術(shù).pdf

1、重大裝備是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，它集中代表了制造業(yè)的水平和能力。由于重大裝置存在體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、現(xiàn)場(chǎng)制造裝配調(diào)整量大等難題，有很多的基礎(chǔ)科學(xué)問題、關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)和工程實(shí)踐需要攻克，其中制造過程中的測(cè)量與控制問題是提高裝備制造水平的關(guān)鍵內(nèi)容。本文以大型球面復(fù)雜孔系制造為對(duì)象，對(duì)機(jī)器人柔性制造中在線測(cè)量與控制補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，在現(xiàn)有制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高大型制造設(shè)備的自動(dòng)化加工水平、測(cè)量和控制的系統(tǒng)精度。在方案中引入組合

2、式動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，通過系統(tǒng)標(biāo)定、環(huán)境影響因素模型構(gòu)造、動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償、反饋控制策略優(yōu)化選擇等技術(shù)，提高了機(jī)器人實(shí)時(shí)定位和加工精度。
　　構(gòu)建了由組合式動(dòng)態(tài)測(cè)量平臺(tái)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)集成和融合模塊組成的機(jī)器人測(cè)量控制系統(tǒng)。根據(jù)大型裝備制造中被加工對(duì)象的精度需求，以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑的復(fù)雜性，構(gòu)建了由4臺(tái)紅外相機(jī)組成的視覺系統(tǒng)并設(shè)計(jì)了三維球形靶標(biāo)，保證了機(jī)器人在加工區(qū)域內(nèi)任意位置可見；引入了慣性測(cè)量?jī)x，提高機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)指向的測(cè)

3、量精度。兩者構(gòu)成組合式測(cè)量平臺(tái)，用于機(jī)器人末端位姿動(dòng)態(tài)捕捉和分析，可改善單一視覺系統(tǒng)角度測(cè)量精度，避免了激光跟蹤儀等傳統(tǒng)大尺寸測(cè)量設(shè)備動(dòng)態(tài)跟蹤難的問題。
　　針對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定模型進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上提出了兩步法標(biāo)定的改進(jìn)方法?？蓪?shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)一、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定，提高了標(biāo)定后機(jī)器人末端位姿補(bǔ)償精度。分析了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定不確定度，同時(shí)研究了機(jī)器人在整個(gè)運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)的定位誤差分布，對(duì)于全空間范圍內(nèi)的定位和加

4、工精度的評(píng)價(jià)、提高有極大的幫助。此外，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了不同標(biāo)定方法的精度和適用性。
　　分析了關(guān)節(jié)角度誤差、溫度和負(fù)載對(duì)機(jī)器人末端定位的影響，構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差模型。針對(duì)上面各影響因素開展具體的理論及分析工作。研究了機(jī)器人角度誤差產(chǎn)生的原因，通過實(shí)驗(yàn)分析確定各誤差成分的影響因子。研究了外部環(huán)境溫度變化、機(jī)器人摩擦和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)熱產(chǎn)生的機(jī)器人熱變形模型，設(shè)計(jì)了適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的溫度補(bǔ)償方法。建立了負(fù)載誤差模型并提出了補(bǔ)償方法。